JPH1164193A - 疲労試験機 - Google Patents
疲労試験機Info
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- JPH1164193A JPH1164193A JP21855097A JP21855097A JPH1164193A JP H1164193 A JPH1164193 A JP H1164193A JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP H1164193 A JPH1164193 A JP H1164193A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試験周波数が高い場合でも、試料に対する負
荷条件を精度良く規定して、高精度な疲労試験を可能と
する疲労試験機を提供する。 【解決手段】 試料のバネ定数に応じて設定された制御
ゲインの下で、試料に生じた制御量とその制御目標値と
の偏差に基づいて油圧サーボ系の作動を制御する制御系
に対して前記制御目標値を所定の周期で変化させ、試料
に与える負荷条件を変化させるに際し、負荷条件の変化
に伴う制御量のピーク値とボトム値とをそれぞれ検出
し、これらのピーク値とボトム値とに従って前記負荷条
件が１周期に亘って変化する期間における制御目標値に
対する実績偏差を求め、この実績偏差に従って前記制御
目標値自体を、その制御目標値の変化周期毎に補正する
荷条件を精度良く規定して、高精度な疲労試験を可能と
する疲労試験機を提供する。 【解決手段】 試料のバネ定数に応じて設定された制御
ゲインの下で、試料に生じた制御量とその制御目標値と
の偏差に基づいて油圧サーボ系の作動を制御する制御系
に対して前記制御目標値を所定の周期で変化させ、試料
に与える負荷条件を変化させるに際し、負荷条件の変化
に伴う制御量のピーク値とボトム値とをそれぞれ検出
し、これらのピーク値とボトム値とに従って前記負荷条
件が１周期に亘って変化する期間における制御目標値に
対する実績偏差を求め、この実績偏差に従って前記制御
目標値自体を、その制御目標値の変化周期毎に補正する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧サーボ系を介し
て試料に加える負荷を、該試料に生じた荷重や変位に応
じてフィードバック制御して該試料の性質を計測する疲
労試験機に係り、特に制御目標値を所定の周期で変化さ
せて試料に対する負荷条件を変化させる際の制御応答性
の劣化を補償するようにした電気油圧サーボ型の疲労試
験機に関する。
て試料に加える負荷を、該試料に生じた荷重や変位に応
じてフィードバック制御して該試料の性質を計測する疲
労試験機に係り、特に制御目標値を所定の周期で変化さ
せて試料に対する負荷条件を変化させる際の制御応答性
の劣化を補償するようにした電気油圧サーボ型の疲労試
験機に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近時、各種試料に対する適用範囲
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図１
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的にはロードセル１を介してフレーム２と油圧シリン
ダからなるアクチュエータ３との間に各種試料である試
験片Ｓを保持し、油圧源４からサーボ弁５を介して与え
られる圧力油（油圧）を用いてアクチュエータ３を駆動
し、これによって前記試験片Ｓに負荷を加える如く構成
される。
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図１
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的にはロードセル１を介してフレーム２と油圧シリン
ダからなるアクチュエータ３との間に各種試料である試
験片Ｓを保持し、油圧源４からサーボ弁５を介して与え
られる圧力油（油圧）を用いてアクチュエータ３を駆動
し、これによって前記試験片Ｓに負荷を加える如く構成
される。
【０００３】しかして上記負荷により試験片Ｓに加えら
れた荷重（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また負荷の印加によって試験片Ｓに生じる変位は変
位計６により、更にその歪みは該試験片Ｓに貼付された
歪ゲージ７によりそれぞれ検出される。マイクロコンピ
ュータ等によって構成される制御部８は、上記の如く検
出される荷重や変位，歪みをそれぞれ入力し、例えばロ
ードセル１によって検出される実荷重と荷重目標値との
偏差が零（０）となるようにサーボアンプ９を介してサ
ーボ弁５の作動をフィードバック制御する。このような
フィードバック制御系により、油圧駆動されるアクチュ
エータ３がサーボ制御されて前記試験片Ｓに加えられる
負荷（荷重）が調整される。
れた荷重（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また負荷の印加によって試験片Ｓに生じる変位は変
位計６により、更にその歪みは該試験片Ｓに貼付された
歪ゲージ７によりそれぞれ検出される。マイクロコンピ
ュータ等によって構成される制御部８は、上記の如く検
出される荷重や変位，歪みをそれぞれ入力し、例えばロ
ードセル１によって検出される実荷重と荷重目標値との
偏差が零（０）となるようにサーボアンプ９を介してサ
ーボ弁５の作動をフィードバック制御する。このような
フィードバック制御系により、油圧駆動されるアクチュ
エータ３がサーボ制御されて前記試験片Ｓに加えられる
負荷（荷重）が調整される。
【０００４】尚、この電気油圧サーボ制御系は、図２に
示すようにフィードバック制御系を構成する閉ループを
なすブロック線図として表現される。即ち、この制御系
は、荷重（または変位）に対する制御目標値と、検出ア
ンプ８ａを介して検出される試験片（負荷）Ｓの制御量
（実荷重または実変位）との偏差Δを偏差器８ｂを介し
て求め、所定の制御ゲインが設定されたコントローラ８
ｃの下で上記偏差Δを零（０）とするようにサーボアン
プ９の作動を制御することで前記サーボ弁５を介してア
クチュエータ３を油圧駆動し、これによって前記試験片
Ｓに対する負荷（荷重や変位）を調整する制御ループと
して表現できる。
示すようにフィードバック制御系を構成する閉ループを
なすブロック線図として表現される。即ち、この制御系
は、荷重（または変位）に対する制御目標値と、検出ア
ンプ８ａを介して検出される試験片（負荷）Ｓの制御量
（実荷重または実変位）との偏差Δを偏差器８ｂを介し
て求め、所定の制御ゲインが設定されたコントローラ８
ｃの下で上記偏差Δを零（０）とするようにサーボアン
プ９の作動を制御することで前記サーボ弁５を介してア
クチュエータ３を油圧駆動し、これによって前記試験片
Ｓに対する負荷（荷重や変位）を調整する制御ループと
して表現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて上述した如く構成
される電気油圧サーボ型の材料試験機（疲労試験機）に
よる試料Ｓの疲労試験は、該試料Ｓのバネ定数に応じて
設定される制御ゲインの下で、試料Ｓに加える負荷条件
を周期的に変化させ、そのときに試料Ｓに加わる実荷重
と試料Ｓに生じた実変位とをそれぞれ計測して実行され
る。具体的には、例えば制御系に与える荷重目標値を所
定の周期で、且つ所定の振幅で変化させることで試料Ｓ
に対する荷重条件を変化させ、そのときに試料Ｓに生じ
る状態変化を、その実荷重と実変位として検出すること
によって疲労試験が実行される。
される電気油圧サーボ型の材料試験機（疲労試験機）に
よる試料Ｓの疲労試験は、該試料Ｓのバネ定数に応じて
設定される制御ゲインの下で、試料Ｓに加える負荷条件
を周期的に変化させ、そのときに試料Ｓに加わる実荷重
と試料Ｓに生じた実変位とをそれぞれ計測して実行され
る。具体的には、例えば制御系に与える荷重目標値を所
定の周期で、且つ所定の振幅で変化させることで試料Ｓ
に対する荷重条件を変化させ、そのときに試料Ｓに生じ
る状態変化を、その実荷重と実変位として検出すること
によって疲労試験が実行される。
【０００６】しかしながら、負荷条件（荷重条件）の周
期を短くしてその変化速度を早くした場合、つまり試験
周波数を高くすると、これに伴って油圧サーボ系の制御
応答性が悪くなることが否めない。すると前述した如く
偏差Δに応じて油圧サーボ系を高精度に制御しているに
も拘わらず、油圧サーボ系を介して試料Ｓに加えられる
負荷（荷重）がその制御目標値に追従して変化しなくな
り、実際に試料Ｓに対して加えられる負荷条件（荷重条
件）が、前記荷重目標値で示される試験条件とは異なっ
たものとなる。このような負荷条件のずれは、一般的に
前記試験周波数が高くなるほど顕著に生じ、試験精度の
低下の要因となる。
期を短くしてその変化速度を早くした場合、つまり試験
周波数を高くすると、これに伴って油圧サーボ系の制御
応答性が悪くなることが否めない。すると前述した如く
偏差Δに応じて油圧サーボ系を高精度に制御しているに
も拘わらず、油圧サーボ系を介して試料Ｓに加えられる
負荷（荷重）がその制御目標値に追従して変化しなくな
り、実際に試料Ｓに対して加えられる負荷条件（荷重条
件）が、前記荷重目標値で示される試験条件とは異なっ
たものとなる。このような負荷条件のずれは、一般的に
前記試験周波数が高くなるほど顕著に生じ、試験精度の
低下の要因となる。
【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試験周波数が高い場合であって
も、試料に対する負荷条件を精度良く規定して、高精度
な疲労試験を可能とする疲労試験機を提供することにあ
る。
たもので、その目的は、試験周波数が高い場合であって
も、試料に対する負荷条件を精度良く規定して、高精度
な疲労試験を可能とする疲労試験機を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る疲労試験機は、油圧サーボ系を介して
試料に負荷を加えて該試料の性質を試験するものであっ
て、試料のバネ定数に応じて設定された制御ゲインの下
で前記試料に生じた制御量（荷重または変位）とその制
御目標値との偏差に基づいて前記油圧サーボ系の作動を
制御する制御系と、前記制御目標値を所定の周期で変化
させて前記試料に与える負荷条件を変化させる負荷条件
制御手段とを備えてなり、特に試料に対する負荷条件の
変化に伴う前記制御量のピーク値とボトム値とをそれぞ
れ検出し、これらのピーク値とボトム値とに従って前記
制御目標値との実績偏差を求める偏差検出手段と、この
偏差検出手段にて求められた実績偏差に従って前記制御
目標値を補正する補正手段とを備えたことを特徴として
いる。
べく本発明に係る疲労試験機は、油圧サーボ系を介して
試料に負荷を加えて該試料の性質を試験するものであっ
て、試料のバネ定数に応じて設定された制御ゲインの下
で前記試料に生じた制御量（荷重または変位）とその制
御目標値との偏差に基づいて前記油圧サーボ系の作動を
制御する制御系と、前記制御目標値を所定の周期で変化
させて前記試料に与える負荷条件を変化させる負荷条件
制御手段とを備えてなり、特に試料に対する負荷条件の
変化に伴う前記制御量のピーク値とボトム値とをそれぞ
れ検出し、これらのピーク値とボトム値とに従って前記
制御目標値との実績偏差を求める偏差検出手段と、この
偏差検出手段にて求められた実績偏差に従って前記制御
目標値を補正する補正手段とを備えたことを特徴として
いる。
【０００９】即ち、本発明に係る疲労試験機は、試料に
生じた制御量（荷重または変位）とその制御目標値との
偏差に基づいて、所定の制御周期で前記油圧サーボ系の
作動を制御する制御系とは別に、前記制御目標値の変化
周期期間内における前記制御量のピーク値とボトム値と
を検出し、これらのピーク値とボトム値とから、その負
荷条件が１周期に亘って変化する期間における負荷実績
値を求め、この負荷実績値と前記制御目標値との実績偏
差に従って前記制御目標値自体を補正することで油圧サ
ーボ系の制御応答性の劣化を補償し、これによって制御
周波数に拘わることなく試料に対する負荷条件、例えば
荷重や変位或いは歪みを一定化して、高精度な試験を行
い得るようにしたことを特徴としている。
生じた制御量（荷重または変位）とその制御目標値との
偏差に基づいて、所定の制御周期で前記油圧サーボ系の
作動を制御する制御系とは別に、前記制御目標値の変化
周期期間内における前記制御量のピーク値とボトム値と
を検出し、これらのピーク値とボトム値とから、その負
荷条件が１周期に亘って変化する期間における負荷実績
値を求め、この負荷実績値と前記制御目標値との実績偏
差に従って前記制御目標値自体を補正することで油圧サ
ーボ系の制御応答性の劣化を補償し、これによって制御
周波数に拘わることなく試料に対する負荷条件、例えば
荷重や変位或いは歪みを一定化して、高精度な試験を行
い得るようにしたことを特徴としている。
【００１０】特に請求項２に記載するように前記偏差検
出手段においては、制御量のピーク値とボトム値とから
求められる該制御量の平均値と実績振幅値とに従って、
試料に対する負荷条件が１周期に亘って変化する期間に
おける前記制御目標値との実績偏差を求め、この実績偏
差に従って前記制御目標値自体を、その制御目標値の変
化周期毎に補正することを特徴としている。
出手段においては、制御量のピーク値とボトム値とから
求められる該制御量の平均値と実績振幅値とに従って、
試料に対する負荷条件が１周期に亘って変化する期間に
おける前記制御目標値との実績偏差を求め、この実績偏
差に従って前記制御目標値自体を、その制御目標値の変
化周期毎に補正することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る疲労試験機について、特に油圧サーボ系
を介して試料に印加する負荷をフィードバック制御する
制御系と、この制御系に与える制御目標値を周期的に変
化させて負荷条件を変化させる際の制御応答性の補償に
ついて説明する。
実施形態に係る疲労試験機について、特に油圧サーボ系
を介して試料に印加する負荷をフィードバック制御する
制御系と、この制御系に与える制御目標値を周期的に変
化させて負荷条件を変化させる際の制御応答性の補償に
ついて説明する。
【００１２】この実施形態に係る疲労試験機は、基本的
には前述した図１に示すように、サーボ弁５を介して油
圧駆動されるアクチュエータ３と、上記サーボ弁５の作
動を制御する制御部８とを備えて構成される。特にこの
疲労試験機が特徴とするところは、制御部８において実
現される機能として、図３にその概略構成を示すよう
に、油圧サーボ系（プロセス）１１を介して試料Ｓに加
える負荷を、試料Ｓの制御量とその制御目標値との偏差
に基づいてフィードバック制御する制御系１２に加え
て、前記試料の制御量に従って制御目標値自体を補正す
る補正制御系１３を備えている点にある。
には前述した図１に示すように、サーボ弁５を介して油
圧駆動されるアクチュエータ３と、上記サーボ弁５の作
動を制御する制御部８とを備えて構成される。特にこの
疲労試験機が特徴とするところは、制御部８において実
現される機能として、図３にその概略構成を示すよう
に、油圧サーボ系（プロセス）１１を介して試料Ｓに加
える負荷を、試料Ｓの制御量とその制御目標値との偏差
に基づいてフィードバック制御する制御系１２に加え
て、前記試料の制御量に従って制御目標値自体を補正す
る補正制御系１３を備えている点にある。
【００１３】尚、前記制御系１２は、例えば試料Ｓに加
えられた実荷重Ｋを制御量として検出し、実荷重Ｋとそ
の目標荷重値ＲKとの偏差ΔｅKに従って前記油圧サーボ
系１１に対する制御出力値ＵKを生成する荷重制御系と
して実現される。或いは前記制御系１２は、試料Ｓに生
じた変位（実変位）Ｈを制御量として検出し、実変位Ｈ
とその目標変位値ＲHとの偏差ΔｅHに従って前記前記油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵHを生成する変位
制御系として実現される。
えられた実荷重Ｋを制御量として検出し、実荷重Ｋとそ
の目標荷重値ＲKとの偏差ΔｅKに従って前記油圧サーボ
系１１に対する制御出力値ＵKを生成する荷重制御系と
して実現される。或いは前記制御系１２は、試料Ｓに生
じた変位（実変位）Ｈを制御量として検出し、実変位Ｈ
とその目標変位値ＲHとの偏差ΔｅHに従って前記前記油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵHを生成する変位
制御系として実現される。
【００１４】また前記補正制御系１３は、制御目標値
（目標荷重値ＲK,目標変位値ＲH）を所定の周期で変化
させて前記試料Ｓに加える負荷条件を上記所定の周期で
変化させる際、その１周期の期間における制御量（実荷
重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値を検出するピーク検出部２
１と、そのボトム値を検出するボトム検出部２２を備え
ている。また上記ピーク値とボトム値とに従って、後述
するように上記負荷条件の１変化周期期間内における制
御目標値との実績偏差を求める振幅偏差演算部２３と、
上記実績偏差に従って前記制御目標値に対する補正値を
求める補正演算部２４と、この補正演算部２４の下で制
御目標値の変化周期毎に、その制御目標値を補正する目
標値補正部２５とを備えている。
（目標荷重値ＲK,目標変位値ＲH）を所定の周期で変化
させて前記試料Ｓに加える負荷条件を上記所定の周期で
変化させる際、その１周期の期間における制御量（実荷
重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値を検出するピーク検出部２
１と、そのボトム値を検出するボトム検出部２２を備え
ている。また上記ピーク値とボトム値とに従って、後述
するように上記負荷条件の１変化周期期間内における制
御目標値との実績偏差を求める振幅偏差演算部２３と、
上記実績偏差に従って前記制御目標値に対する補正値を
求める補正演算部２４と、この補正演算部２４の下で制
御目標値の変化周期毎に、その制御目標値を補正する目
標値補正部２５とを備えている。
【００１５】尚、図３において検出アンプ（荷重・変位
検出部）８ａは試料Ｓに生じた制御量である実荷重Ｋま
たは実変位Ｈを検出する。そして偏差器８ｂは、制御目
標値として与えられる目標荷重値ＲKと上記実荷重Ｋと
の偏差ΔｅK、または目標変位値ＲHと実偏差Ｈとの偏差
ΔｅHを求めている。またコントローラ８ｃは、所定の
制御ゲインの下で、前記偏差ΔｅK,ΔｅHに従って、油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵK,ＵHをそれぞれ
生成して、該油圧サーボ系１１の作動を制御するものと
なっている。
検出部）８ａは試料Ｓに生じた制御量である実荷重Ｋま
たは実変位Ｈを検出する。そして偏差器８ｂは、制御目
標値として与えられる目標荷重値ＲKと上記実荷重Ｋと
の偏差ΔｅK、または目標変位値ＲHと実偏差Ｈとの偏差
ΔｅHを求めている。またコントローラ８ｃは、所定の
制御ゲインの下で、前記偏差ΔｅK,ΔｅHに従って、油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵK,ＵHをそれぞれ
生成して、該油圧サーボ系１１の作動を制御するものと
なっている。
【００１６】具体的には前記制御系１２が荷重制御系と
して実現される場合、コントローラ８ｃは、試料Ｓのバ
ネ定数に応じて設定された比例制御ゲインＰKと積分制
御ゲインＩKとの下で ＵK ＝ＰK・ΔｅK ＋ＩK・ΣＫ …（１） として、その制御出力値ＵKを求めている。これに対し
て制御系１２が変位制御系として実現される場合には、
前記コントローラ８ｃは、試料Ｓのバネ定数に応じて設
定された比例制御ゲインＰHと積分制御ゲインＩHとの下
で ＵH ＝ＰH・ΔｅH ＋ＩH・ΣＨ …（２） として、その制御出力値ＵHを求めるものとなってい
る。但し、上記各式において、ΣＫは偏差ΔｅKの積分
値であり、ΣＨは偏差ΔｅHの積分値であり、これらは
ＰＩＤ制御における積分成分を示している。
して実現される場合、コントローラ８ｃは、試料Ｓのバ
ネ定数に応じて設定された比例制御ゲインＰKと積分制
御ゲインＩKとの下で ＵK ＝ＰK・ΔｅK ＋ＩK・ΣＫ …（１） として、その制御出力値ＵKを求めている。これに対し
て制御系１２が変位制御系として実現される場合には、
前記コントローラ８ｃは、試料Ｓのバネ定数に応じて設
定された比例制御ゲインＰHと積分制御ゲインＩHとの下
で ＵH ＝ＰH・ΔｅH ＋ＩH・ΣＨ …（２） として、その制御出力値ＵHを求めるものとなってい
る。但し、上記各式において、ΣＫは偏差ΔｅKの積分
値であり、ΣＨは偏差ΔｅHの積分値であり、これらは
ＰＩＤ制御における積分成分を示している。
【００１７】これらの式(１)(２)に示されるように、こ
こでの油圧サーボ系１１に対するフィードバック制御
は、微分項を零（０）としたＰＩＤ制御（ＰＩ制御）に
よって実現されているが、微分制御ゲインを与えてその
制御を実行することも勿論可能である。またこの制御系
１２による油圧サーボ系１１に対する制御は、例えばマ
イクロプロセッサによって制御演算が実行される動作周
期、具体的には１００μ秒の周期で実行される。
こでの油圧サーボ系１１に対するフィードバック制御
は、微分項を零（０）としたＰＩＤ制御（ＰＩ制御）に
よって実現されているが、微分制御ゲインを与えてその
制御を実行することも勿論可能である。またこの制御系
１２による油圧サーボ系１１に対する制御は、例えばマ
イクロプロセッサによって制御演算が実行される動作周
期、具体的には１００μ秒の周期で実行される。
【００１８】ところで上記の如く構成された制御系１２
の下で油圧サーボ系１１の作動を制御して試料Ｓの疲労
試験を実行する場合、前記制御目標値としては一般的に
正弦波や三角波等の、所定の周期で変化する信号波形が
用いられる。またその変化周期（試験周波数）や変化幅
（振幅）は、その試験目的に応じて設定される。特に変
化周期（試験周波数）については、試料Ｓの剛性（バネ
特性）にもよるが、油圧サーボ型の疲労試験機にあって
は、例えば０.００１Ｈｚから１００Ｈｚ程度の広い範
囲に亘って可変的に設定されることが多い。
の下で油圧サーボ系１１の作動を制御して試料Ｓの疲労
試験を実行する場合、前記制御目標値としては一般的に
正弦波や三角波等の、所定の周期で変化する信号波形が
用いられる。またその変化周期（試験周波数）や変化幅
（振幅）は、その試験目的に応じて設定される。特に変
化周期（試験周波数）については、試料Ｓの剛性（バネ
特性）にもよるが、油圧サーボ型の疲労試験機にあって
は、例えば０.００１Ｈｚから１００Ｈｚ程度の広い範
囲に亘って可変的に設定されることが多い。
【００１９】しかしてこのように所定の周期で変化する
信号波形からなる制御目標値を上記制御系１２に与えて
油圧サーボ系１１の作動を制御する場合、当然のことな
がら上記制御目標値の変化に従って試料Ｓに加えられる
負荷条件が変化し、その制御量（荷重や変位）が変化す
る。しかしながら、制御目標値の変化の周期が短い場
合、つまり負荷条件に対する制御周波数が高いと、図４
に制御目標値を三角波からなる信号波形として与えた場
合の例を示すように、図中実線で示す制御目標値の変化
に比較して、図中破線で示すように試料Ｓに生じる制御
量の変化が小さくなることがある。このような制御応答
性の劣化は、油圧サーボ系１１の周波数応答性等に起因
するものであり、特に制御周波数が高くなる程、顕著に
生じる。
信号波形からなる制御目標値を上記制御系１２に与えて
油圧サーボ系１１の作動を制御する場合、当然のことな
がら上記制御目標値の変化に従って試料Ｓに加えられる
負荷条件が変化し、その制御量（荷重や変位）が変化す
る。しかしながら、制御目標値の変化の周期が短い場
合、つまり負荷条件に対する制御周波数が高いと、図４
に制御目標値を三角波からなる信号波形として与えた場
合の例を示すように、図中実線で示す制御目標値の変化
に比較して、図中破線で示すように試料Ｓに生じる制御
量の変化が小さくなることがある。このような制御応答
性の劣化は、油圧サーボ系１１の周波数応答性等に起因
するものであり、特に制御周波数が高くなる程、顕著に
生じる。
【００２０】そこで本発明では上記制御応答性の劣化を
補償するべく、前述したピーク検出部２１とボトム検出
部２２とを介して、負荷条件が変化する１周期の期間に
おける制御量（実荷重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値Ｐbと、
そのボトム値Ｂbとをそれぞれ検出している。そして振
幅偏差演算部２３にて、上記実績ピーク値Ｐbと実績ボ
トム値Ｂbとに従って、その荷重の実績平均値Ｍbを Ｍb ＝ (Ｐb ＋Ｂb)／２ …（３） として求め、更にその実績振幅値（片振幅）Ｐを Ｐ＝ (Ｐb −Ｂb）／２ …（４） として求めている。尚、制御目標値で示される制御量
（荷重）のピーク値はＰaであり、またそのボトム値は
Ｂaである。そしてこれらのピーク値Ｐaとボトム値Ｂa
とにより示される荷重の目標振幅Ｐrefは Ｐref ＝（Ｐ−Ｂ）／２ …（５） であり、その平均値Ｍaは Ｍa ＝ (Ｐa −Ｂb)／２ …（６） である。
補償するべく、前述したピーク検出部２１とボトム検出
部２２とを介して、負荷条件が変化する１周期の期間に
おける制御量（実荷重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値Ｐbと、
そのボトム値Ｂbとをそれぞれ検出している。そして振
幅偏差演算部２３にて、上記実績ピーク値Ｐbと実績ボ
トム値Ｂbとに従って、その荷重の実績平均値Ｍbを Ｍb ＝ (Ｐb ＋Ｂb)／２ …（３） として求め、更にその実績振幅値（片振幅）Ｐを Ｐ＝ (Ｐb −Ｂb）／２ …（４） として求めている。尚、制御目標値で示される制御量
（荷重）のピーク値はＰaであり、またそのボトム値は
Ｂaである。そしてこれらのピーク値Ｐaとボトム値Ｂa
とにより示される荷重の目標振幅Ｐrefは Ｐref ＝（Ｐ−Ｂ）／２ …（５） であり、その平均値Ｍaは Ｍa ＝ (Ｐa −Ｂb)／２ …（６） である。
【００２１】前記振幅偏差演算部２３は、このようにし
て負荷条件が変化する１周期毎に求められる実績振幅値
Ｐと、制御目標値とした与えた信号波形の目標振幅Ｐre
fとから、その実績偏差ΔＰを ΔＰ＝Ｐref −Ｐ …（７） として求め、この実績偏差ΔＰをＰＩＤ制御系として実
現される補正演算部２４に与えている。
て負荷条件が変化する１周期毎に求められる実績振幅値
Ｐと、制御目標値とした与えた信号波形の目標振幅Ｐre
fとから、その実績偏差ΔＰを ΔＰ＝Ｐref −Ｐ …（７） として求め、この実績偏差ΔＰをＰＩＤ制御系として実
現される補正演算部２４に与えている。
【００２２】補正演算部２４では、試料Ｓのバネ定数に
応じて設定した上記ピーク値とボトム値に対する制御ゲ
インの下で、制御目標値を補正するべく制御出力値Ｃを
生成するもので、例えば荷重制御系を構築する場合に
は、比例制御ゲインＰK(PB)と積分制御ゲインＩK(PB)の
下で、その制御出力値ＣK(PB)を ＣK(PB)＝ＰK(PB)・ΔＰ＋ＩK(PB)・ΣΔＰ …（８ａ） として求めている。尚、変位制御系が構築される場合に
は、その比例制御ゲインＰH(PB)と積分制御ゲインＩH(P
B)の下で、その制御出力値ＣH(PB)が ＣH(PB)＝ＰH(PB)・ΔＰ＋ＩH(PB)・ΣΔＰ …（８ｂ） として求められる。
応じて設定した上記ピーク値とボトム値に対する制御ゲ
インの下で、制御目標値を補正するべく制御出力値Ｃを
生成するもので、例えば荷重制御系を構築する場合に
は、比例制御ゲインＰK(PB)と積分制御ゲインＩK(PB)の
下で、その制御出力値ＣK(PB)を ＣK(PB)＝ＰK(PB)・ΔＰ＋ＩK(PB)・ΣΔＰ …（８ａ） として求めている。尚、変位制御系が構築される場合に
は、その比例制御ゲインＰH(PB)と積分制御ゲインＩH(P
B)の下で、その制御出力値ＣH(PB)が ＣH(PB)＝ＰH(PB)・ΔＰ＋ＩH(PB)・ΣΔＰ …（８ｂ） として求められる。
【００２３】前記目標値補正部２５は上述した如く求め
られる制御出力値Ｃに基づいて、制御目標値Ｒの変化周
期毎に、その制御目標値Ｒを ＲK′＝ＲK ・（１＋ＣK(PB)） …（９ａ） ＲH′＝ＲH ・（１＋ＣH(PB)） …（９ｂ） として補正し、補正した制御目標値Ｒ′(ＲK′,ＲH′)
を前記制御系１２に与えている。
られる制御出力値Ｃに基づいて、制御目標値Ｒの変化周
期毎に、その制御目標値Ｒを ＲK′＝ＲK ・（１＋ＣK(PB)） …（９ａ） ＲH′＝ＲH ・（１＋ＣH(PB)） …（９ｂ） として補正し、補正した制御目標値Ｒ′(ＲK′,ＲH′)
を前記制御系１２に与えている。
【００２４】かくして上述した如く試料Ｓから求められ
る制御量（実績値）に応じて制御目標値を補正して制御
系１２に与えれば、油圧サーボ系１１を介して試料Ｓに
加える負荷条件を、その制御目標とする負荷条件に効果
的に合わせることが可能となり、油圧サーボ系１１にお
ける制御応答の劣化を効果的に補償することが可能とな
る。即ち、制御応答性の劣化によって生じる負荷変化の
減少分を、予め制御目標値自体を、その実績値に基づく
補正によって増大させておくことで、上記減少分を見込
んだ制御目標値を制御系１２に与えることが可能とな
り、試料Ｓに対して目的とする負荷を精度良く加えるこ
とが可能となる。この結果、試料Ｓに対する負荷条件を
所定の周期で変化させる場合であって、その変化周期が
短い場合であっても、油圧サーボ系１１の制御応答性に
拘わることなしに、試料Ｓに対する負荷条件を精度良く
規定して、例えば目的とする荷重変化幅の下で高精度な
疲労試験を実行することが可能となる。
る制御量（実績値）に応じて制御目標値を補正して制御
系１２に与えれば、油圧サーボ系１１を介して試料Ｓに
加える負荷条件を、その制御目標とする負荷条件に効果
的に合わせることが可能となり、油圧サーボ系１１にお
ける制御応答の劣化を効果的に補償することが可能とな
る。即ち、制御応答性の劣化によって生じる負荷変化の
減少分を、予め制御目標値自体を、その実績値に基づく
補正によって増大させておくことで、上記減少分を見込
んだ制御目標値を制御系１２に与えることが可能とな
り、試料Ｓに対して目的とする負荷を精度良く加えるこ
とが可能となる。この結果、試料Ｓに対する負荷条件を
所定の周期で変化させる場合であって、その変化周期が
短い場合であっても、油圧サーボ系１１の制御応答性に
拘わることなしに、試料Ｓに対する負荷条件を精度良く
規定して、例えば目的とする荷重変化幅の下で高精度な
疲労試験を実行することが可能となる。
【００２５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば前述したピーク値とボトム値と
から求められる実績平均値に基づいて、同様にして制御
目標値を補正することも可能である。具体的には制御目
標値の平均値Ｍaと、その実績の平均値Ｍbとから平均値
偏差Δｍを求め、この平均値偏差Δｍに従って所定の制
御ゲインＫmの下で、新しい制御目標値の平均値ＭをＭ
＝Ｍa ＋Ｋm・ΣΔｍとして求めて、制御目標値を補正す
ることも可能である。またこのような制御目標値の平均
値Ｍと、前述した制御目標値の補正処理とを併用して、
制御系１２に与える目標値を補正することも可能であ
る。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。
るものではない。例えば前述したピーク値とボトム値と
から求められる実績平均値に基づいて、同様にして制御
目標値を補正することも可能である。具体的には制御目
標値の平均値Ｍaと、その実績の平均値Ｍbとから平均値
偏差Δｍを求め、この平均値偏差Δｍに従って所定の制
御ゲインＫmの下で、新しい制御目標値の平均値ＭをＭ
＝Ｍa ＋Ｋm・ΣΔｍとして求めて、制御目標値を補正す
ることも可能である。またこのような制御目標値の平均
値Ｍと、前述した制御目標値の補正処理とを併用して、
制御系１２に与える目標値を補正することも可能であ
る。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧サーボ系を介して試料に加える負荷をフィードバック
制御する制御系に対して、その制御目標値を所定の周期
で変化させて前記試料に与える負荷条件を変化させるに
際し、試料に対する負荷条件の変化に伴う前記制御量の
ピーク値とボトム値とをそれぞれ検出し、これらのピー
ク値とボトム値とに従って前記制御目標値との実績偏差
を求めて制御目標値自体を補正するので、油圧サーボ系
における制御応答性を効果的に補償して試料に加える負
荷条件を精度良く制御することができる等の実用上多大
なる効果が奏せられる。
圧サーボ系を介して試料に加える負荷をフィードバック
制御する制御系に対して、その制御目標値を所定の周期
で変化させて前記試料に与える負荷条件を変化させるに
際し、試料に対する負荷条件の変化に伴う前記制御量の
ピーク値とボトム値とをそれぞれ検出し、これらのピー
ク値とボトム値とに従って前記制御目標値との実績偏差
を求めて制御目標値自体を補正するので、油圧サーボ系
における制御応答性を効果的に補償して試料に加える負
荷条件を精度良く制御することができる等の実用上多大
なる効果が奏せられる。
【図１】本発明の一実施形態に係る疲労試験機の概略的
な構成を示す図。
な構成を示す図。
【図２】本発明に係る電気油圧サーボ型の疲労試験機に
おける概略的な制御系の構成を示すブロック線図。
おける概略的な制御系の構成を示すブロック線図。
【図３】本発明に係る疲労試験機の油圧サーボ系に対す
る制御系と、制御目標値の補正制御系の構成を示す図。
る制御系と、制御目標値の補正制御系の構成を示す図。
【図４】油圧サーボ系の周波数特性に依存する制御応答
性を示すもので、所定の周期で変化する負荷条件（制御
目標値）と、試料に生じる制御量（実績値）との関係を
示す図。
性を示すもので、所定の周期で変化する負荷条件（制御
目標値）と、試料に生じる制御量（実績値）との関係を
示す図。
Ｓ 試料（試験片） １ ロードセル ２ フレーム ３ アクチュエータ ４ 油圧源 ５ サーボ弁 ６ 変位計 ７ 歪みゲージ ８ 制御部 ９ サーボアンプ １１ 油圧サーボ系 １２ 制御系 ２１ ピーク検出部 ２２ ボトム検出部 ２３ 振幅偏差演算部 ２４ 補正演算部 ２５ 目標値補正部 １４ 制御系切換手段
Claims (2)
- 【請求項１】 油圧サーボ系を介して試料に加える負荷
をフィードバック制御して前記試料の性質を計測する疲
労試験機において、 試料のバネ定数に応じて設定された制御ゲインの下で、
前記試料に生じた荷重または変位からなる制御量とその
制御目標値との偏差に基づいて前記油圧サーボ系の作動
を制御する制御系と、前記制御目標値を所定の周期で変
化させて前記試料に与える負荷条件を変化させる負荷条
件制御手段と、負荷条件の変化に伴う前記制御量のピー
ク値とボトム値とをそれぞれ検出し、これらのピーク値
とボトム値とに従って前記制御目標値との実績偏差を求
める偏差検出手段と、この偏差検出手段にて求められた
実績偏差に従って前記制御目標値を補正する補正手段と
を具備したことを特徴とする疲労試験機。 - 【請求項２】 前記偏差検出手段は、制御量のピーク値
とボトム値とから求められる該制御量の平均値と実績振
幅値とに従って前記制御目標値との実績偏差を求めるも
のであって、 前記補正手段は、前記制御目標値の変化周期毎に該制御
目標値を補正することを特徴とする請求項１に記載の疲
労試験機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21855097A JP3399792B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 疲労試験機 |
| DE69828341T DE69828341T2 (de) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Maschine zur Prüfung von Werkstoffen |
| EP98115080A EP0897111B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Material testing machine |
| KR19980032558A KR100307271B1 (ko) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | 재료시험기 |
| US09/133,369 US6098465A (en) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Material testing machine including a control system for feedback-controlling the operation of a servo system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21855097A JP3399792B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 疲労試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164193A true JPH1164193A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3399792B2 JP3399792B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=16721702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21855097A Ceased JP3399792B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 疲労試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399792B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115523A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Toyota Motor Corp | 疲労試験用リニアアクチュエータ |
| JP2012147605A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sintokogio Ltd | 電動シリンダ及び電動シリンダシステム |
| JP2019066344A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 制御装置 |
| WO2020121563A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
| CN111899782A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 北京兆易创新科技股份有限公司 | 一种测试方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113029835A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-25 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种锅炉特殊焊接结构疲劳裂纹萌生的试验测量方法 |
-
1997
- 1997-08-13 JP JP21855097A patent/JP3399792B2/ja not_active Ceased
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115523A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Toyota Motor Corp | 疲労試験用リニアアクチュエータ |
| JP2012147605A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sintokogio Ltd | 電動シリンダ及び電動シリンダシステム |
| JP2019066344A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 制御装置 |
| WO2020121563A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
| CN113167699A (zh) * | 2018-12-13 | 2021-07-23 | 株式会社岛津制作所 | 材料试验机及材料试验机的控制方法 |
| JPWO2020121563A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2021-09-27 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
| US12025591B2 (en) | 2018-12-13 | 2024-07-02 | Shimadzu Corporation | Material testing machine and method for controlling material testing machine |
| CN111899782A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 北京兆易创新科技股份有限公司 | 一种测试方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113029835A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-25 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种锅炉特殊焊接结构疲劳裂纹萌生的试验测量方法 |
| CN113029835B (zh) * | 2021-02-25 | 2024-01-19 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种锅炉特殊焊接结构疲劳裂纹萌生的试验测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3399792B2 (ja) | 2003-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |